1.22. Подсластители (Sweetener).

В последние годы при решении вопросов рационального питания все большее значение приобретает проблема производства низкокалорийных продуктов для диабетиков. В этой связи важной задачей является поиск эффективных заменителей сахарозы, потребление которой сверх нормы может вызвать атеросклероз, диабет, ожирение и ряд других нежелательных явлений. Однако пока не найдено такое подслащивающее вещество, которое отвечало бы необходимым требованиям: отличалось низкой калорийностью, но высокой степенью сладости, было хорошо растворимо, не обладало токсичностью и не вызывало кариеса. Таким образом, вопросы потребления подслащивающих веществ интересуют потребителей, медиков и производителей с точки зрения токсичности, технологичности и питательной ценности.

В настоящее время в специальной литературе описано большое число подслащивающих веществ, однако, практическое применение нашли лишь немногие.

Подслащивающие вещества, которые представляют интерес с практической точки зрения, можно разделить на две большие группы: природные и синтетические.

К первой группе относятся моно - и олигосахариды, продукты гидролиза крахмала, сахарные спирты и подслащивающие вещества, не относятся к сахаридам.

Выяснения структуры некоторых природных подслащивающих веществ позволило разработать методы получения их путем синтеза, а не выделения из природного сырья. При этом сглаживается различие между понятиями «синтетическое» и «природное» вещество. Такие подслащивающие вещества нельзя однозначно отнести ни к первой, ни ко второй группе.

К природным подслащивающим веществам относят моно- и олигосахариды, продукты гидролиза крахмала, полиолы и подслащивающие вещества, не относятся к сахаридам.

ГЛЮКОЗА, ДЕКСТРОЗА, или виноградный сахар относится к группе моносахаридов. Как пищевая добавка глюкоза применяется для подслащивания безалкогольных и прохладительных напитков, некоторых видов кондитерских изделий, жевательной резинки. Объединенным комитетом экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам уровень допустимого суточного потребления глюкозы не установлен и спецификации не определены.

ФРУКТОЗА, ЛЕВУЛЕЗА, или фруктовый сахар в свободном состоянии содержится в зеленых частях растений, нектаре цветов, семенах, меде. Фруктоза является подслащивающим веществом для напитков и кондитерских изделий. Организмом фруктоза усваивается быстро, превращаясь в печени в гликоген. Приготовленные из нее сиропы не кристаллизуются. Она очень гигроскопична и является эффективным средством для поддержания требуемой влажности продуктов. Важным свойством фруктозы является способность усиливать вкус и аромат продуктов. Считают, что фруктоза может быть использована для производства диабетических продуктов в количестве 0,5…1,0 г на 1 кг массы тела человека.

ЛАКТОЗА, МОЛОЧНЫЙ САХАР входит в состав молока всех млекопитающих. Степень ее сладости по сравнению с сахарозой составляет 0,16. Растворимость лактозы в воде при температуре 20 С невысокая - примерно 20%. Из растворов повышенной концентрации выделяют кристаллы гидрата и альфа – лактозы. Используется лактоза в детском питании и для производства специальных кондитерских изделий.

СОРБИТ (Е 420) относиться к группе многоатомных спиртов – полиолов. Сладость сорбита составляет 0,6 от сладости сахарозы. По сравнению с глюкозой и фруктозой сорбит медленнее всасывается организмом человека, но усваивается практически полностью. В организме сорбит вначале окисляется до фруктозы. Установлено, что употребление сорбита способствует экономии в организме таких витаминов, как тиамин, пиридоксин и биотин. Сорбит используется в диетических плодоовощных консервах, кондитерских изделиях и безалкогольных напитках.

КСИЛИТ (Е 967) – пятиатомный спирт, представляет собой кристаллическое вещество белого цвета. Он быстро усваивается и не оказывает на процентное содержание сахара в крови. Однако, при приеме ксилита возможен кратковременный подъем содержания сахара в крови, быстро сменяющей падением до нормального уровня. При приеме ксилита в больших количествах – до 50 г в сутки более может наблюдаться расстройство кишечника, в связи, с чем в этих дозах ксилит может рассматриваться и как послабляющее средство.

Степень сладости ксилита по сравнению с сахарозой 0,85…1,2. Поэтому ксилит используется при производстве кондитерских изделий для больных сахарным диабетом и ожирением. Содержание ксилита в пищевых продуктах не нормируется, а его добавление в соответствии с рецептурами.

Применяют ксилит также в производстве диетических плодоовощных консервов, хлебобулочных изделий, безалкогольных газированных напитков. В Финляндии, где организованно производство ксилита из березовой коры, на основании длительных клинических исследований установлено, что ксилит оказывал положительное влияние на состояние зубов, что обусловило его широкое применение в качестве подслащивающего вещества в жевательной резинке. Достоинством ксилита является и то, что он не ассимилируется большинством видов микроорганизмов. Поэтому продукты с ксилитом не подвергаются микробиологическому разложению.

МАННИТ (Е 421) –подсластитель, представляющий собой бесцветное соединение, хорошо растворимое в воде. Степень сладости маннита по сравнению с сахарозой составляет 0,4. Применение маннита в качестве пищевой добавки разрешено органами здравоохранения всех стран.

МИРАКУЛИН. В 60-х годах нашего столетия возрос интерес к подслащивающим веществам, представляющим собой природные белки. Это было обусловлено тем, что возникла необходимость в подслащивающих веществах высокой сладости и не обладающих питательной ценностью.

…Миракулин представляет собой гликопротеин с молекулярной массой 42 000…45 000. В белковой части он содержит 373 аминокислоты. Однако, из-за предполагаемой хронической токсичности миракулин запрещен к применению.

ГЛИЦИРИЗИН (Е958). Сведения о глициризине (сладкое дерево, лакрица) имеются уже в папирусах Египта. Его получают из корней сладкого дерева Glycyrrhiza glabra, произрастающего на юге Европы и в Средней Азии. Корень содержит 6…14 % глициризина.

Противоточным экстрагированием из корней сладкого дерева получают экстракты, которые находят применение при производстве сигарет, табака, в кондитерской промышленности.

Глициризин в 50…100 раз слаще сахарозы, ему присущи специфические привкус и запах, что ограничивает его применение. Это вещество разрешено к применению в качестве пищевой добавки в России. В странах Европейского сообщества оно не разрешено к применению или не упоминается в официальных документах.

СТЕВИОЗИД. Растение Stevia rebaudiana, произраставшее первоначально в Парагвае, было известно местным жителям, использовавшим его листья для подслащивания напитков. Впоследствии это растение стали культивировать в Китае, Японии, Корее. Сладкий кристаллический гликозид, выделенный из листьев этого растения, получил название стевиозид. Из 1 кг листьев можно получить 65 г вещества.

Стевиозид представляет собой белый, кристаллический, гигроскопический порошок с температурой плавления 196…198С, легко растворимый в воде. Стевиозид примерно в 300 раз слаще сахарозы. Небольшое его количество вызывает ощущение приятного сладкого вкуса, большое-ощущение вначале сладкого, затем горького вкуса. При нагревании стевиозид неустойчив. Разрешен к применению во всех странах.

Синтетические подслащивающие вещества

Начало исследований синтетических подслащивающих веществ восходит к 1879 г., когда Фальберг случайно обнаружил, что сахарин обладает интенсивным сладким вкусом. В 1889 г. была описана 4-этоксифенил-мочевина. К настоящему времени синтезированный сотни органических соединений интенсивного сладкого вкуса.

Необходимость исследований в этой области была вызвана экономическими проблемами (недостаток сахара и все возрастающая потребность в нем), с одной стороны, и проблемами здравоохранения (увеличивающееся число больных диабетом)- с другой. Если сахар является пищевым продуктом, то синтетические сладкие вещества представляют собой низкоэнергетические (низкокалорийные) сенсорные добавки, используемые при приготовлении пищи для больных диабетом и для создания различных специальных диет, пищевых продуктов из новых источников сырья (численность населения на земном шаре вызывает необходимость изыскивать новые источники сырья для получения пищевых продуктов), таких например, как рыбная мука, морские водоросли и т.д., а кроме того, в фармацевтике и косметике.

Синтетическим сладким веществам присущи характерные св-ва. Так, в случае применения синтетических сладких веществ в пищевых продуктах и напитках их сенсорные св-ва должны проявляться в течение 1-2 с. Это делает возможным использование их для подавления горького и других неприятных вкусовых ощущений, называемых лекарственными препаратами.

-они должны быть химически инертными со всеми природными и другими химическими соединениями, содержащимися в пищевых продуктах, в которые они добавляются;

-быть термически устойчивыми;

-хорошо растворяться в воде или в жирах в зависимости от направления использования;

-быть физиологически безвредными, нетоксичными, для них обязательна биотрансформация и полное выведение из организма.

Ниже приведены характеристики наиболее распространенных синтетических подсластите лей:

САХАРИН (Е954) представляет собой орто-сульфамид бензойной кислоты. Сахарин в 300…550 раз слаще сахарозы. Обычно он используется в виде натриевой соли, сладость которой в 500 раз больше сладости сахарозы. Сахарин, как сладкое вещество, имеет определенное преимущество , которое связано с тем, что при концентрациях выше 0,035% сахарин оставляет во рту выраженный горький привкус. При дальнейшем повышении концентрации ощущение сладости не возрастает. При варке, особенно кислых блюд, сахарин медленно разлагается с отщеплением имидогруппы и образованием орто-сульфобензойной кислоты, имеющий неприятный привкус фенола.

Сахарин быстро проходит через желудочно-кишечный тракт и до 98% его выводится из организма. Он используется при производстве пищевых продуктов для больных сахарным диабетом - диетических сыров, напитков и жевательной резинки. В России применение сахарина и его солей разрешено.

ЦИКЛАМАТЫ (Е952) .Цикламаты как подслащивающие вещества открыты случайно в 1937 г. ученым М.Сведа при изучении свойств производных аминосульфоновой кислоты. При попадании цикломата на сигарету он обнаружил, что она приобрела сладкий вкус. В 1940г. цикламаты были запатентованы как подслащивающие вещества. Сладость цикламатов в 30 раз выше, чем у сахарозы. Граничная концентрация для раствора цикломата составляет 1%, при более высокой концентрации повышение степени слабости не обнаруживается. Цикламаты стабильны при варке, выпечке хорошо растворимы в воде. Используются в кондитерской промышленности и при производстве напитков.

Исследования острой и хронологической токсичности цикламатов показали, что потенциальной токсичностью обладают метаболиты цикламатов-циклогексамины. Они образуются в результате бактериальной деятельности в тонком кишечнике, но лишь после того, как кишечная микрофлора претерпевает определенные изменения. Поэтому циклогексамины появляются лишь после более или менее длительного латентного периода. Однако у некоторых людей могут обнаруживаться немедленные изменения. Это стало причиной запрещения цикламатов в качестве пищевых добавок в США, Японии, Великобритании. Тем не менее цикламаты применяются для подслащивания продуктов примерно в 40 странах мира, в том числе в России. Комитет экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам установил допустимое суточное поступление кальциевой и натриевой солей цикламата на уровне 0…11мг/кг массы тела. Однако, подчеркивается необходимость проведения дальнейших исследований превращения цикламатов циклагексамин в человеческом организме.

АСПАРТАМ (Е 951) -метиловый эфир N-L-L аспартил-L-фенилаланина. Он является первым неуглеводным подслащивающим веществом, полученным промышленным способом. Сладость аспартама в 200 раз выше, чем у сахарозы. Высокие температуры, например, при выпечке или жарении, приводят к разложению аспартама на составляющие аминокислоты и дикетопиперазин и потеря сладости. Подобный процесс происходит также в жидких и кислых продуктах, что несколько ограничивает использование аспартама. Оптимальные условия для аспартама, при которых период его полураспада равен 260 сут: pH 4,2, температура 25С. Увеличение температуры и сроков хранения, изменение pH приводят к распаду аспартама. Аспартам обладает способностью усиливать естественный вкус и аромат пищевых продуктов, особенно цитрусовых соков и напитков. Он не вызывает кариеса зубов. Являясь аминокислотой аспартам полностью метаболизируется организмом. Комплексные гигиенические и токсикологические исследования показали безвредность аспартама для человеческого организма. Допустимые суточное потребление составляет 40 мг /кг массы тела. Аспартам разрешен к применению практически во всех странах мира.

Многие фирмы выпускают аспартам под торговой маркой Nutra sweet («Нутра Свит»). Используется как пищевая добавка в более чем 5 тыс. наименованиях продуктов. Практически не содержит калорий, поэтому пригоден для всех возрастных групп, включая больных сахарным диабетом.

АЦЕСУЛЬФАМ КАЛИЯ (Е 950) –представитель гомологического ряда оксатиацинондиоксидов. Белый кристаллический порошок, не гигроскопичен, стабилен при хранении. Водные растворы ацесульфамана калия термо - и кислоустойчивы. Пищевые продукты, подслащенные им, можно подвергать стерилизации. Сладость ацесульфамана в 200 раз выше сладости сахарозы.

Ацесульфам калия безвреден для человеческого организма. Комитетом экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам установлено временное суточное потребление 0..15 мг/кг массы тела производят под торговой маркой «Sunett».

ПРИРОДНЫЕ ПОДСЛАСТИТЕЛИ И САХАРИСТЫЕ КРАХМАЛОПРОДУКТЫ.

Первыми из сладких веществ, употребляемых человеком, были мед, соки и плоды растений. Основное сладкое вещество, используемое человеком, - сахароза.

Остановимся на известных с глубокой древности подслащивающих продуктах: меде, солодовом экстракте, а также лактозе.

Мед – продукт переработки цветочного нектара медоносных цветов пчелами. Мед содержит 75% моно- и дисахаридов, в том числе около 40% фруктозы, 35%глюкозы и 2% сахарозы, крахмала 5,5% из витаминов (мг на 100г): С-2, В-0,10, фолацин – 15,00 (мкг), в незначительном количестве – В1,В2, В6; из микроэлементов (мкг): железо – 800, йод –2,0, фтор –100, остальные – в незначительном количестве; органических кислот 1,2%. Состав, цвет, аромат меда во многом определяются растениями, с которых был получен нектар пчелами. Мед с глубокой древности использовался и в питании, и в качестве лекарства. Сегодня мед применяется в кондитерской и хлебопекарной промышленности, при изготовлении напитков, непосредственно в пищу.

Лактоза – молочный сахар. Дисахарид, состоящий из остатков глюкозы и галактозы. Используют в детском питании и для производства специальных кондитерских изделий, в медицине.

Солодовый экстракт – водная вытяжка из ячменного солода. Смесь, состоящая из моно- и олигосахаридов (глюкозы, фруктозы, мальтозы, сахарозы и др.), белков, минеральных веществ, ферментов. Содержание сахарозы в нем достигает 5%. Используется в кондитерской промышленности, при производстве продуктов детского питания.

В пищевой промышленности для придания продуктам сладкого вкуса используют разнообразные сахаристые крахмалопродукты, получаемые путем гидролиза крахмала (частичного или полного), иногда с последующей модификацией отдельных компонентов гидролиза. К первой группе относят продукты частичного гидролиза-крахмальные патоки (низкоосахаренная, карамельная, высокоосахаренная, мальтозная, глюкозомальтозная), а также мальтодекстрины, а ко второй группе-продукты полного гидролиза крахмала с возможной их модификацией. Они включают моногидратную и ангидридную глюкозу, фруктозу, глюкозные, глюкозхно-фруктозные сиропы с различным содержанием фруктозы.

Все большее распространение получают сахаристые продукты, вырабатываемые непосредственно из зернового сырья без выделения крахмала (зерновые сиропы, сладкие углеводные добавки).

Значительный рост производства сахаристых крахмалопродуктов, особенно глюкозофруктозных сиропов, связан с их сладким вкусом, хорошей усвояемостью и экономической выгодой. Следует также помнить, что в пищевых продуктах они одновременно выполняют функции структурообразовательной, наполнителей, источников сухих веществ, а многие и консервантов.

Смешанные подслащивающие вещества

Заменить сахарозу будет очень трудно, так как ее вкус считается естественно сладким, а все остальные подслащивающие вещества имеют сладость искусственную, неприродную.

Для регулирования вкуса подслащивающих веществ применяют смеси, которые отличаются:

синергизмом двух или нескольких применяемых в смеси веществ;

изменением вкуса при добавлении органических и минеральных веществ, обладающих определенными вкусовыми свойствами;

усилением вкуса за счет различных добавок.

Большую часть смесей подслащивающих веществ готовят с применением сахарина. При этом его горечь перекрывается, а сладкий вкус усиливается в отдельных случаях в результате применения других веществ (фруктозы, гидролизов крахмала, лактозы, D-галактозы, глицина, глутаминовой кислоты, солей лимонной кислоты, хлорида натрия и кальция, сульфата магния, цикламатов и т.д.)

В качестве так называемых объемных наполнителей применяют соли органических кислот или гидраты

Некоторые варианты сочетания подсластителей

Номер раствора	Состав водных растворов, имеющих сладость 10%-ного раствора сахара, г/л
	Ацесульфам	Аспартам	Сукралоза	Сахарин	Цикламаты	Сахар
1	-	-	-	-	-	100
2	-	-	-	-	3,33	-
3	-	-	-	0,25	-	-
4	-	-	0,15	-	-	-
5	-	0,50	-	-	-	-
6	0,50	-	-	-	-	-
7	0,16	0,16	-	-	-	-
8	0,12	0,23	-	-	-	-
9	0,18	-	-	-	0,72	-
10	0,12	0,12	-	-	0,40	-
11	0,20	-	-	-	-	50
12	0,07	0,07	-	-	-	50
13	0,13	0,13	-	-	-	20
14	0,08	0,08	-	0,05	-	30
15	0,07	0,07	0,05	0,05	-	40
16	0,20	-	0,07	-	-	-
17	0,7	0,07	0,07	-	-	-
18	-	-	0,05	0,03	0,34	-
19	-	-	0,07	0,15	-	-
20	-	-	0,08	-	0,39	-

Высокий коэффициент сладости (К_сл) позволяет , применяя их, производить низкокалорийные дешевые диетические продукты, полностью или частично лишенные легкоусвояемых углеводов.